薄膜物理与技术

第一章

1、真空：低于一个大气压的气体空间。P1

2、真空度与压强的关系：真空度越低，压强越高。P1

3、1Torr = 1/760 atm =133.322Pa.（或1Pa=7.5×10-3Torr） P2

4、平均自由程：每个分子在连续两次碰撞之间的路程。P5

5、余弦定律：碰撞于固体表面的分子，它们飞离表面的方向与原入射方向无关，并按与表面法线方向所成角度θ的余弦进行分布。P7

6、极限压强（或极限真空）：对于任何一个真空系统而言，都不可能得到绝对真空（p=0），而是具有一定的压强。P7

7、抽气速率：在规定压强下单位时间所抽出气体的体积，它决定抽真空所需要的时间。P7

8、机械泵的原理：利用机械力压缩和排除气体。P8

9、分子泵的工作原理：靠高速转动的转子碰撞气体分子并把它驱向排气口，由前级泵抽走，而使被抽容器获得超高真空。P13

第二章

1、真空蒸发镀膜的三个基本过程：P17

（1）加热蒸发过程：……

（2）气化原子或分子在蒸发源与基片之间的输运：……

（3）蒸发原子或分子在基片表面上的淀积过程：……

2、为什么真空蒸发镀膜的三个过程必须在空气非常稀薄的真空环境中进行？P18

答：如果不是真空环境，蒸发物原子或分子将与大量空气分子碰撞，使膜层受到严重污染，甚至形成氧化物；或者蒸发源被加热氧化烧毁；或者由于空气分子的碰撞阻挡，难以形成均匀连续的薄膜。

3、饱和蒸气压：在一定温度下，真空室内蒸发物质的蒸气与固体或液体平衡过程中所表现出的压力。P18

4、蒸发温度：物质在饱和蒸气压为10-2托时的温度。P18

5、碰撞几率：。P23

6、点蒸发源：能够从各个方向蒸发等量材料的微小球状蒸发源。P25-27

   计算：公式2-28、2-33

7、蒸发源与基板的相对位置配置P33

（1）点源与基板相对位置的配置：为了获得均匀膜厚，点源必须配置在基板所围成的球体

中心。

（2）小平面源与基板相对位置的配置：当小平面源为球形工作架的一部分时，该小平面蒸发源蒸发时，在内球体表面上的膜厚分布是均匀的。

（3）大、小面积基板和蒸发源的配置。

8、对蒸发源材料的要求：①熔点要高；②饱和蒸气压低；③化学性能稳定，在高温下不应

与蒸发材料发生化学反应；④具有良好的耐热性，热源变化时，功率密度变化较小；⑤

原料丰富，经济耐用。P35、37

9、表2-5 适合于各种元素的蒸发源（蒸发源材料）。P36

10、外延：在适当的衬底与合适条件下，沿衬底材料晶轴方向生长一层结晶结构完整的新单晶层薄膜的方法。P46

11、同质外延：外延薄膜和衬底属于同一物质；异质外延：外延薄膜和衬底属于不同物质。

12、分子束外延：在超高真空条件下，将薄膜诸组分元素的分子束流，直接喷到衬底表面，从而在其上形成外延层的技术。P46

13、第2-5节 膜厚的测试方法（表2-8）

第三章

1、溅射：荷能粒子轰击固体表面（靶），使固体原子（或分子）从表面射出的现象。P60

2、辉光放电：在真空度约为10～1Pa的稀薄气体中，两个电极之间加上电压时产生的一种

气体放电现象。P61

图3-1 直流辉光放电伏安特性曲线 P61 

图3-4 辉光放电过程中阴极附近分子状态示意图 P65

3、射频辉光放电---为什么能溅射绝缘体？P66

4、溅射阈值：使靶材原子发生溅射的入射离子所必须具有的最小能量。P67

5、溅射率：正离子轰击靶阴极时，平均每个正离子能从阴极上打出的原子数。P68

6、两个理论：热蒸发理论、动量转移理论。P83

第四章

1、离化率：被电离的原子数占全部蒸发原子数的百分比。P107

第五章

1、CVD装置可分为：反应气体输入部分、反应激活能源供应部分、气体排出部分。P118

2、CVD法制备薄膜的过程可分为四个阶段。P119

3、5-4 低压化学气相沉积 P129

4、5-5 等离子体化学气相沉积 P130

5、有机金属化学气相沉积法（MOCVD法）的特点。P133

第六章 溶液镀膜法（全部）

第七章

1、两种吸附过程：物理吸附、化学吸附。P144

2、表面扩散过程。P145

3、在研究凝结过程中通常使用的物理参数有：凝结系数、粘附系数、热适应系数。P147

4、薄膜的形成与成长的三种形式：岛状形式、单层成长形式、层岛结合形式。P148

5、在研究核形成过程时，常用的两种理论：热力学界面能理论、原子聚集理论。P149

6、成核速率：单位时间内在单位基体表面上形成稳定核的数量。P152

7、岛状薄膜的形成过程的四个阶段。P156

8、阴极溅射法制备薄膜和真空蒸发法制备薄膜的不同之处。P159

9、晶格失配数 P160

10、利用计算机模拟薄膜形成过程时可采用的两种方法：蒙特卡罗方法、分子动力学方法。P161

第八章

1、薄膜结构的三种类型：组织结构、晶体结构、表面结构。P166

2、组织结构的四种类型：无定形结构、多晶结构、纤维结构、单晶结构。P166

3、沉积薄膜微观结构的变化过程。P172

4、薄膜的缺陷：点缺陷、位错、晶粒间界、层错缺陷。P175-181

5、薄膜结构与组分的分析方法。P181-188

第九章

1、薄膜附着的四种类型。P1

2、测量附着力的方法：划痕法、拉张法、剥离法。P191

3、应力、外应力、内应力、张应力、压应力。P193-194

4、测量薄膜内应力的方法：测量晶格畸变、测量基体变形。P194

5、压电薄膜。P215

6、闪锌矿：立方晶结构；纤锌矿：六方晶结构。P216

7、热释电薄膜。P219

8、铁电薄膜。P220

补充：真空表读真空度的方法

一个正常大气压为760毫米汞柱，也就是一个负的大气压为-760毫米汞柱，20mmHG的话也就是要达到-740mmHG，这个值在MPA为单位的表头来表示的话已经接近-0.1Mp了,MPA为单位的通常一大格分五小格,20/760*50=1.3小格,也就是-0.097MPA左右

（1） 真空表上 “0”表示正一个大气压, “-0.1”表示绝对真空。真空表上的指示值不表示真空度的绝对值，只表示了真空度的相对值。真空度的换算；根据本表的刻度示值范围，真空度的绝对值与相对值可用下式换算：P=1×105（1-δ/0.1）[ P - 真空度的绝对值（Pa）δ- 真空表的刻度示值绝对值]

  例一：表的示值为O，则P=1×105（1-O/0.1）=1×105 Pa = 1个大气压 

  例二：表的示值为0.1，则P=1×105（1-0.1/0.1）= 0 Pa为绝对真空。 

         (绝对真空是不存在的) 

  例三：表的示值为0.08，则P=1×105（1-0.08/0.1）= 2×104 Pa =20Kpa 

  （2）进口泵常采用mbar（毫巴）作为单位，那么毫巴与表读数如何换算呢？ 

     公式：B=1×104（0.1-δ） 

例：表的示值为0.085，则B=1×104（0.1-0.085）=150mbar 

    （3）国内客户经常用mmHg(毫米汞柱)做单位,那么毫米汞柱与Mpa又该如何换算呢？ 

公式：M=P×760/0.1=P×7600 

例：表的示值为0.085，则M=0.085×7600=6mmHg 

计算公式就是： 绝对压力（Mpa）=（0.1+压力表读数）（Mpa） 

我们假设大气压的绝对压力是0.1Mpa，那么： 

-0.1的时候的绝对压力是多少Pa？ 0Mpa 

-0.08的时候绝对压力是多少Pa？ 0.02Mpa 

-0.06的时候绝对压力是多少Pa？ 0.04Mpa 

0.1的时候绝对压力又是多少MPa？ 0.2Mpa 

0.2的时候绝对压力又是多少MPa？ 0.3Mpa

真空表上 “0”表示正一个大气压, “-0.1”表示绝对真空。真空表上的指示值不表示真空度的绝对值，只表示了真空度的相对值。 

真空度的换算；根据本表的刻度示值范围，真空度的绝对值与相对值可用下式换算： P=1×105（1-δ/0.1） P - 真空度的绝对值（Pa） δ- 真空表的刻度示值绝对值 

例一：表的示值为O，则P=1×105（1-O/0.1）=1×105 Pa = 1个大气压 

例二：表的示值为0.1，则P=1×105（1-0.1/0.1）= 0 Pa为绝对真空。（绝对真空是不存在的） 

例三：表的示值为0.08，则P=1×105（1-0.08/0.1）= 2×104 Pa 本产品的真空度指标值为＜267Pa，表示本产品在267Pa（表面示值约为0.0997，接近于-0.1）时的低真空度状态下仍能保证正常工作。产品的真空度主要取决于配套真空泵的性能。 

真空度计量单位换算如下： 

0.1Mpa =1×105 Pa = 760mmHg = 1个大气压 

1乇 = 1mmHg = 133.33Pa 

2乇 = 0.00026666Mpa ≈267Pa